Projeto EutrophosGestão Integrada de Fósforo para Controlo da

Eutrofização de Bacias Hidrográficas

Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé

através do modelo Pesera

Bolseira de InvestigaçãoSara Rodrigues Data: 1 de Agosto de

2012

Sara Rodrigues

Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo PeseraÍndice

1 – Introdução1.1 – Objetivos1.2 – Problemática 1.3 – Conceitos

2 – Enquadramento2.1 – O modelo PESERA2.2 – Localização da Bacia do Enxoé

3 – Desenvolvimento do modelo3.1 – Dados de entrada

3.1.1 – Dados mensais climáticos

3.1.2 – Dados do solo3.1.3 – Dados da ocupação

do solo3.1.4 – Dados topográficos

3.2 – Modelo PESERA_Grid4 – Resultados e Conclusões

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera1 - Introdução

1.1 – ObjetivoAplicar o modelo PESERA à Bacia do Enxoé de modo a estimar as perdas de solo potenciais através da erosão hídrica.

1.2 – Problemática A erosão hídrica tem sido identificada como uma das principais causas de ameaça dos solos na Europa; Com a remoção do solo mais fértil, a produtividade é reduzida nomeadamente nos solos menos espessos, aumentando o risco de desertificação; É então indispensável a existência de uma metodologia de avaliação da erosão potencial do solo à escala regional; O modelo PESERA permite essa avaliação estimando a erosão potencial, para que posteriormente se possam aplicar eventuais medidas de correção e de conservação deste recurso natural.

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera1 - Introdução

1.3 – ConceitosPESERAModelo de avaliação do risco de erosão dos solos Pan-Europeu (Pan-European Soil Erosion Risk Assessment model – PESERA).ArcGisPrograma informático que constitui um Sistema de Informação Geográfica.Sistema de Informação GeográficaSoftware de informação espacial e de procedimentos computacionais que permite e facilita a análise, gestão ou representação do espaço e dos fenómenos que nele ocorrem.Erosão hídricaÉ a perda de solo provocada por destacamento e transporte das partículas de solo superficial pela água. Esta ação é acelerada quando a água encontra o solo desprotegido de vegetação.

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera2 - Enquadramento

2.1 – O modelo PESERA

5

A

Modelo de base física

Quantifica a erosão do solo

Escala regional ou europeia

Define estratégias de

conservação do solo

O modelo desenvolve-se a partir do balanço de água no solo e das componentes da:• Precipitação;• Evapotranspiração;• Escoamento superficial;• Erodibilidade.

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera2 - Enquadramento

2.1 – O modelo PESERA

Fatores diretos e indiretos da erosão hídrica

A

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera2 - Enquadramento

A erosão potencial (S) é estimada como a perda média de solo (toneladas/ha) através do produto entre a erodibilidade do solo (K), o escoamento total (q) e o declive(∆),

Onde: j – Runoffx – Distância à linha de águam, n – Expoentes a serem determinados

2.1 – O modelo PESERA

A erodibilidade dependente fortemente das propriedades do solo e da vegetação;

O modelo usa médias mensais e distribuições de precipitação diárias, a fim de estimar médias a longo prazo.

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera2 - Enquadramento

Vantagens do modelo– Aplicam-se os mesmos critérios e objetivos para todas as

áreas, e pode ser aplicado a toda a região desde que existam dados disponíveis;

– Fornece uma estimativa quantitativa da erosão que pode ser comparada a longo prazo com valores médios;

– A metodologia pode ser aplicada várias vezes com igual consistência, tornando assim possível a existência de vários cenários. Desvantagens do modelo

– Necessita de dados de entrada que podem não estar prontamente disponíveis;

– Existe uma necessidade de confiar nos dados do solo recolhidos a nível nacional e espacial, utilizando critérios que diferem de país para país.

2.1 – O modelo PESERA

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera2 - Enquadramento

O modelo PESERA pode ser implementado segundo dois procedimentos:

– Excel– Programação Fortran

2.1 – O modelo PESERA

• Produz uma estimativa do risco de erosão potencial;• Opera com dados extraídos das grelhas do ArcGis

(PESERA_GRID);• É aplicado o mesmo algoritmo a cada grelha/célula da rede. Na execução do modelo, o valores mensais são aplicados

repetidamente até que os dados de saída estabilizem num ciclo anual, reduzindo assim a dependência das condições iniciais;

O PESERA_GRID entra com o declive a partir dos dados do desvio padrão da altitude dentro de um raio definido.

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera

Área da Bacia: 60 km² Comprimento do rio: 9 km

2.2 – Localização da Bacia do Enxoé

2 - Enquadramento

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada 3.1.1 – Dados mensais climáticos

Layers Código Descrição12 Meanrf130

_ Média da precipitação acumulada mensalmente (mm)

12 Meanrf2_ Média da precipitação acumulada mensalmente por dias de chuva (mm)

12 Cvrf2_ Coeficiente de variação12 Mtmean_ Temperatura média mensal (ºC)12 Mtrange_ Intervalo de temperatura mensal (Máx-Min) (ºC)

12 Meanpet30_ Média mensal da evapotranspiração (mm)

12 Newtemp_ Previsão da temperatura futura (ºC)12 Newrf130_ Previsão de chuva futura (mm)

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada Dados retirados da plataforma online www.snirh.pt, estação da Herdade de Valada Média de 10 anos (desde 01-01-2000 a 31-12-2010) Data

Média da precipitação acumulada

mensalmente (mm)

Média da precipitação acumulada

mensalmente por dias de chuva (mm)

Coeficiente de variação

Temperatura média (°C)

Média mensal dos intervalos

(°C)Evapotranspiraçã

o

Jan 41.52 meanrf1301 2.05 meanrf21 1.61 cvrf21 7.52 mtmean

1 9.38 mtrange1 35.99 meanpet301

Fev 50.60 meanrf1302 3.03 meanrf22 1.82 cvrf22 9.43 mtmen2 7.63 mtrange2 47.79 meanpet30

2Mar 39.65 meanrf130

3 2.43 meanrf23 1.44 cvrf23 12.01 mtmean3 9.40 mtrange3 84.96 meanpet30

3Abr 54.01 meanrf130

4 3.51 meanrf24 1.63 cvrf24 13.97 mtmean4 9.48 mtrange4 110.88 meanpet30

4Mai 30.56 meanrf130

5 3.28 meanrf25 1.19 cvrf25 17.25 mtmean5 12.39 mtrange5 135.12 meanpet30

5Jun 7.92 meanrf130

6 1.86 meanrf26 0.83 cvrf26 22.50 mtmean6 11.06 mtrange6 162.33 meanpet30

6Jul 1.66 meanrf130

7 0.59 meanrf27 0.42 cvrf27 22.23 mtmean7 9.18 mtrange7 178.62 meanpet30

7Ago 1.89 meanrf130

8 0.53 meanrf28 0.16 cvrf28 24.58 mtmean8 8.03 mtrange8 148.82 meanpet30

8Set 24.01 meanrf130

9 3.56 meanrf29 0.82 cvrf29 21.63 mtmean9 8.90 mtrange9 117.79 meanpet30

9Out 71.85 meanrf131

0 4.66 meanrf210 1.32 cvrf3210 17.39 mtmean10 9.56 mtrange1

0 86.15 meanpet310

Nov 49.23 meanrf1311 4.05 meanrf211 1.59 cvrf3211 11.69 mtmean

11 9.68 mtrange11 51.62 meanpet31

1Dez 60.48 meanrf131

2 3.54 meanrf212 1.92 cvrf3212 9.32 mtmean12 10.41 mtrange1

2 41.45 meanpet312

3.1.1 – Dados mensais climáticos

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada 3.1.2 – Dados do solo

Layers Código Descrição

1 Swsc_eff_2 Capacidade de água utilizável (mm)

1 Crust_0702 Sensibilidade do solo à formação de crosta (mm)

1 Erod_0702 Erodibilidade

1 p1xswap1 Quantidade de água disponível no solo até 300 mm de profundidade (mm)

1 p2xswap2 Quantidade de água disponível no solo entre os 300 e os 1000 mm de profundidade (mm)

1 zm Profundidade das camadas do solo------ ------ Textura do solo (C/F/M/MF/VF/O)

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada 3.1.2 – Dados do solo

Cartas de solos nº 523, 524, 533, 534

14%31%1%

47%1%6%

Mapa da classificação dos solos Mapa da capacidade de água utilizável

Base de dados Propsolo e publicações dos solos do SROA

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada

Soil Texture Erodibility Class Value Crusting

Class ValueProfundidade das camadas

de solo (zm - mm)

C Coarse High 8 Moderate 6 30F Fine Low 2 Low 10 10M Medium High 5 High 4 20

3.1.2 – Dados do solo

Dados do PESERA adaptados à Bacia do Enxoé

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada 3.1.3 – Dados da ocupação do solo

Layers Código Descrição

1 Use Classe de solo (códigos)1 Rough0 Rugosidade inicial (mm)

1 Rough_red Percentagem de redução da rugosidade ao fim de 1 mês (%)

1 Rootdepth Profundidade das raízes (mm)12 Cov_ Cobertura do solo mensal (%)1 Eu12crop1 Cultura primária (dominante)1 Eu12crop2 Cultura secundária

3 Itill_crop1,Itill_crop2, Itill_maize

Data das mobilizações das culturas primárias, secundárias e do milho

3 Mitill_1, Mitill_2, Mitill_m

Data das plantações das culturas primária, secundária e do milho

1 Maize_210c Uso da terra arável

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada

Uso do solo

Código Rough0 Rough_re

d Rootdepth

Terra arável 210 10 50 200Zonas

Heterogéneas

210 5 0 1000

Área social 100/400 0 0 10

Pomares 222 5 0 500Olivais 223 5 0 500

Pastagens 231 5 0 300Montado 310 5 0 1000

3.1.3 – Dados da ocupação do solo

Dados do PESERA

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada 3.1.3 – Dados da ocupação do solo

Olivais: 18.3 km²Montado: 17.6 km²Culturas arvenses: 17.0 km² Sistema de Identificação Parcelar do IFAP –

voo de 2006 Publicado em 01-07-2009

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada

Percentagem da Cobertura do Solo

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Área Social 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Terra arável 67 78 87 96 98 86 32 32 32 8 27 47

Pomares 20 20 20 40 50 60 60 60 60 40 30 30

Olivais 80 80 80 80 80 80 90 90 90 80 80 80

Pastagens 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Montado 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Zonas Heterogén

eas77 88 97 96 98 96 70 70 50 60 70 77

3.1.3 – Dados da ocupação do solo

Dados do PESERA adaptados à Bacia do Enxoé

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.1 – Dados de entrada 3.1.4 – Dados topográficos

Layers Código Descrição1 Std_eude

m2Desvio padrão da elevação da bacia, para todos os pontos num raio de 1.5 km

Realizado no ArcGis Modelo Digital do Terreno (Nasa – 90 m)

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.2 – Modelo PESERA_Grid Para que o programa se desenvolva é necessária a existência de:

– 128 layers– 1 ficheiro de informação geral– 1 ficheiro de programação (salflibc.dll)– 2 ficheiros de conversão

• xgridascii116.aml• xasciigrid103.aml

– 4 ficheiros executáveis • ftn_input116.exe • ftn_combined_083.exe• vegcov_xpesera_grid103+.exe• to_grid_083b.exe

O modelo corre num sistema operativo de 32 bits, e todos os dados e ficheiros devem estar numa pasta de fácil acesso no disco C;

As layers tem de ser Raster para que o Pesera as consiga ler.

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera3 – Desenvolvimento do Modelo Pesera

3.2 – Modelo PESERA_Grid

Fase 1•ArcGis – ArcInfo Workstation – Grid – Abre o Ms-Dos

•Grid: arc w c:\temp_enxoe – Acede à pasta onde estão os ficheiros•Grid: &run xgridascii116.aml – Transformação dos ficheiros raster

em ascii

Fase 2•Pasta temp_enxoe

•ftn-input116.exe – Inserir dados (Nº de linhas e colunas, dimensão das células, …)

•Gera um ficheiro de dados ftn-input.dat

Fase 3•Pasta temp_enxoe

•ftn-combined_083.exe – As layers são reformatadas e combinadas num só ficheiro

•Gera um ficheiro de dados grid_data.dat

Fase 4 •Pasta temp_enxoe•vegcov_xpesera_grid103+.exe – desenvolvimento do modelo

Fase 5 •Pasta temp_enxoe•to_grid_083.exe – Reatribuição dos dados do ficheiro às layers

respetivas

Fase 6•ArcGis – ArcInfo Workstation – Grid – Abre o Ms-Dos

•Grid: arc w c:\temp_enxoe – Acede à pasta onde estão os ficheiros•Grid: &run xasciigrid103.aml – Transformação dos ficheiros ascii

em raster

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Quantificação da erosão do solo na Bacia do Enxoé através do modelo Pesera4 – Resultados e Conclusões

Mapa da Erosão Potencial da Bacia do Enxoé

Classe(t/ha/ano)

% Área (ha) Perda solo (Ton/ano)

0-0.5 64.7 3593.77 898.4

0.5-1.0 2.7 151.32 113.51.0-2.0 1.8 100.57 150.92.0-5.0 7.0 389.69 1363.9

5.0-10.0 3.3 181.95 1364.710.0-20.0 1.6 87.97 1319.620.0-50.0 0.4 20.23 708.1

>50.0 18.6 1033.0 51650.1

Total 100 5558.51 57569.1

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OBRIGADA PELA ATENÇÃO!

Bolseira de InvestigaçãoSara Rodrigues